Uran (prvek)
6. prosince začíná nová soutěž pro všechny editory naší encyklopedie !
Do pátku 11.1. si zde vytvořte uživatelský účet a udělejte alespoň 30 slušných editací.
Ze všech aktivních editorů vybereme 3 nejlepší (14.1.) a každý dostane špičkové ceny:
První a nejlepší editor dostane odměnu 600 Kč a status privilegovaného RCRedaktora.
Druhý editor dostane odměnu 300 Kč a status privilegovaného RCRedaktora.
Třetí editor dostane odměnu 200 Kč a status privilegovaného RCRedaktora.

Z Multimediaexpo.cz

Přejít na: navigace, hledání
ProtaktiniumUranNeptunium
Nd 
U
(Uqb)  
 
 


[Rn]5f36d17s2
92
238
U

<div id="box2" style="border:solid 1px black; position:absolute; top:60px; left:40px; width:7px; height:9px; overflow:hidden;" />

Obecné
Název, značka, číslo Uran, U, 92
Skupina Aktinoidy
perioda, blok 7, f
Vzhled stříbřitě šedý kov
Soubor:U,92.jpg
Hmotnostní část zemské kůry 3 · 10−4 %
Atomové vlastnosti
Atomová hmotnost 238,0289 amu
Atomový poloměr 138,5 pm (α-Uran)
Kovalentní poloměr 142 pm
van der Waalsův poloměr 186 pm
Elektronová konfigurace [Rn]5f36d17s2
e na energetickou hladinu 2, 8, 18, 32, 21, 9, 2
Oxidační čísla 3, 4, 5, 6 (slabě bazický)
Hmotnostní schodek jádra 1,908 amu
Vazebná energie jádra 1 776,0 MeV
Fyzikální vlastnosti
Skupenství pevné
Krystalová struktura kosočtverečná
Hustota 19 g/cm3
Magnetické chování paramagnetický
Teplota tání 1 405 K (1 132 °C)
Teplota varu 4 404 K (4 131 °C)
Skupenské teplo varu 417,1 kJ/mol
Skupenské teplo tání 9,14 kJ/mol
Rychlost zvuku 3155 m/s (tenká tyč při 20 °C)
Měrná tepelná kapacita 117 J/(kg · K) (při 20 °C)
Elektrická vodivost 3,57 MS·m−1
Tepelná vodivost 27,5 W/(m · K) (při 300 K)
Různé
Elektrodový potenciál −1,798 V (Uš+ + 3e → U)
Elektronegativita 1,38 (Paulingova stupnice)
1. ionizační potenciál 597,6 kJ/mol
2. ionizační potenciál 1420 kJ/mol
Izotopy
izo výskyt t1/2 rozpad en. MeV výsl.
232U {syn.} 68,9 r α 5,414 228Th
233U {syn.} 159 200 roku α 4,909 229Th
234U 0,006 % 245 500  roku α 4,859 230Th
235U 0,72 % 7,038·108  roku α, SR 4,679 231Th
236U {syn.} 2,342·107  roku α, SR 4,572 232Th
237U {syn.} 6,75 dne β 0,519 237Np
238U 99,275 % 4,468·109  roku α 4,270 234Th
Pokud není uvedeno jinak, jsou použity jednotky SI a STP.

Uran je radioaktivní chemický prvek, kov, patří mezi aktinoidy. Prvek objevil v roce 1789 Martin Heinrich Klaproth, v čisté formě byl uran izolován roku 1841 Eugene-Melchior Peligotem. Prvek byl pojmenován podle tehdy nově objevené planety Uran, která dostala jméno podle boha Urana v řecké mytologii (otec Titánů a první bůh nebes, manžel všeplodné bytosti Gaia). Uran se tak stal prvním prvkem pojmenovaným podle planety – později následovaly ještě neptunium a plutonium.

Obsah

Základní údaje

Vzhled, základní vlastnosti

Uran je v čistém stavu stříbrobílý lesklý kov, který na vzduchu pozvolna nabíhá – pokrývá se vrstvou oxidů. Rozmělněný na prášek je samozápalný. Není příliš tvrdý a dá se za obyčejné teploty kovat nebo válcovat. Při zahřívání se stává nejprve křehkým, při dalším zvyšování teploty je však plastický.

Hustota

Hustota (specifická hmotnost) uranu při 20 °C je asi 19,05 g.cm−3 (různé zdroje uvádějí údaje v rozmezí 19,05 – 19,20 g · cm−3; při teplotě varu je hustota uranu cca 17,30 g.cm−3), uran tak patří k nejtěžším prvkům vůbec, je o asi 70 % těžší než olovo. Z dalších prvků je těžší pouze iridium (22,50 g.cm−3), osmium (22,48 g.cm−3), platina (21,45 g.cm−3) či rhenium (20,50 g.cm−3); jen o málo menší hustotu má wolfram (19,30 g.cm−3). Vysoká hustota uranu je důvodem pro mnohá jeho nejaderná využití.

Elektronová konfigurace (podrobný rozpis)

Elektronová konfigurace atomu: K: 2, L: 8, M: 18, N: 32, O: 5s2, 5p6, 5d10, 5f3 P: 6s2, 6p6, 6d1 Q: 7s2; celková konfigurace: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 5s2 5p6 4f14 5d10 6s2 6p6 5f3 6d1 7s2.

Historie

Historie do objevu radioaktivity

Uran se už v roce 79 př. n. l. používal k barvení glazur (nálezy poblíž Neapole s 1% výskytem oxidu uranu).

první laboratorně izolovanou sloučeninou uranu byla uranová žluť 1789 izolovaná lékárníkem a profesorem chemie Martinem Heinrichem Klaprothem, jenž objevil nebo spoluobjevil i několik dalších prvků – (zirkonium, titan, cer a tellur). Objev oznámil v projevu před Pruskou akademií věd 24. září 1789. Pojmenován byl podle planety Uran objevené krátce předtím (1781), původní název ovšem byl uranit, v roce 1790 přejmenován na uranium. Klaproth analyzoval rudu z dolu George Wagsfort ve Wittingshalu u Johanngeorgstadtu v Sasku. Vystavil ji působení kyseliny a silně zahřál a získal žlutý prášek, uran, jak se domníval. Ve skutečnosti šlo o jeho síran, čistý uran se podařilo získat až v roce 1841 Francouzi Eugene-Melchior Peligotovi.

Uran se pak používal k barvení skla a glazur, kterým dodává zelenou barvu (v Jáchymově od roku 1826), těžen byl v českém Jáchymově a v britském Cornwallu. Toto použití podstatně kleslo v 2. polovině 20. století. Podle Ottova slovníku naučného bylo v roce 1904 vytěženo 17 193 kg uranu.

Historie po objevu radioaktivity

V roce 1896 zjistil Henri Becquerel, že uran je radioaktivní a – pokud nepočítáme objev rentgenových paprsků krátce předtím – vlastně tím radioaktivitu objevil. Marie Curie-Sklodovská se svým manželem Pierrem Curie poté z uranové rudy (jáchymovského smolince) izolovala 2 nové prvky: nejdřív polonium a o něco později pak i radium. Uranové rudy pak byly až do 30. let (objev umělých izotopů) používány pro výrobu radia v něm obsaženého (radia se velmi brzo po objevu začalo v malých množstvích používat pro lékařské účely). Podle Františka Běhounka bylo ovšem za celou tuto dobu izolováno jen kolem 1,5 kg radia.

Pro účely jaderného průmyslu se začal uran využívat až během (resp. po) druhé světové války.

První umělá jaderná řetězová reakce (tzv. Fermiho reakce) byla spuštěna 2. prosince 1942 italským fyzikem E. Fermim na hřišti Chicagské univerzity. Prostřednictvím jaderného reaktoru (EBR-1) byl poprvé vyroben proud 20. prosince 1951, první jaderná elektrárna byla zprovozněna v roce 1954 v Obinsku v SSSR.

Izotopy

V přírodě je uran v nejrůznějších rudách relativně častý, ovšem jen v nízkých koncentracích 0,04 – 3 %. Vyskytuje se zde jako směs izotopů238U (99,276 %) a 235U (0,718 %) a jen ve velmi malé míře 234U (0,004 %).

Minerály a rudy

Nejstarší, nejznámější a patrně nejdůležitější rudou je uraninit (jeho ledvinitá forma se nazývá smolinec) neboli nasturan UO2 s příměsemi, patrně druhou nejdůležitější (zároveň i rudou vanadu) je carnotit K2(UO2)2[VO4]2.3H2O, dál např. bröggerit, cleveit, nivenit (Norsko) či zippeit (skupina minerálů) a johannit.

Výskyt

Výskyt ve světě

Soubor:KarteUrangewinnung.png
10 států, které dohromady těží přes 90 % uranu

Uranové rudy se ve velkém množství vyskytují v Kanadě, Austrálii, USA, Nigeru, Nigérii, Kongu, Zairu, Namibii, Gabonu, Rusku, Uzbekistánu , Kazachstánu a Jihoafrické republice. Nové významné ložisko bylo nedávno (oznámeno v roce 2007) objeveno v Guineji.[1] V Evropě se uran těží nebo těžil v Sasku, v anglickém Cornwallu, v Rumunsku, na Ukrajině a v Česku (viz dál Výskyt, těžba a zpracování v Česku). Probíhají jednání o možné těžbě na Slovensku. Těžba v Evropě však v současnosti z celosvětového hlediska není příliš významná. Podle[2] ve světe existují hospodářsky využitelné zásoby ve výši mezi 1,73 až 9,4 mil. tun, při připočtení zásob předpokládaných činí celkové zásoby 16,9 mil. tun, při současné spotřebě by tak zásoby vystačily na 260 let; nedostatek uranu se nepředpokládá ani v případě masivního rozvoje jaderné energetiky.[3] Velikost těžitelných zásob uranu přesahuje 20 Mt, společně s uranem z moří, z hornin a z thoria dosahují těžitelné zásoby dokonce nejméně 160 Mt.[4] Značné rezervy navíc existují v recyklaci vyhořelého paliva (zásoby by se pomocí recyklace, která se dosud nevyplatí, zvýšily o 1/3) a ve využití rychlých množivých reaktorů. V případě využití rychlých množivých reaktorů by zásoby vystačily na tisíce let. Velkou výhodou při těžbě uranu je to, že v řadě jeho nalezišť ho je možné těžit současně s jinými surovinami (např. australský megadůl Olympic Dam).[3]

Výskyt v mořské vodě

Uran se vyskytuje rovněž v mořské vodě a to v relativně velké koncentraci kolem 3,3 mikrogramů na litr. Odhaduje se, že v mořské vodě jsou celkově obsaženy 4 miliardy tun uranu, zatím však jeho získávání z vody není efektivní. V sladkovodních vodách je obsah uranu velmi proměnný.

Výskyt v uhlí

Uran je obsažen mimo jiné rovněž v uhlí, což je důvod, proč tepelné elektrárny do prostředí uvolňují celkově mnohem víc radioaktivity než elektrárny jaderné. Z uhlí by dokonce v budoucnu mohla být získávána podstatná část světové spotřeby uranu.[5] [6]

Výskyt, těžba a zpracování v Česku

Pozůstatky hlubinné těžby uranu v okolí Stráže pod Ralskem

V minulosti byla významná těžba v Česku, zde zejména v Jáchymově (do 2. poloviny 20. století zdaleka nejvýznamnější zdroj), v Horním Slavkově, v Příbrami a v křídových pískovcích v okolí Stráže pod Ralskem. V Česku se dosud uranová ruda těží poblíž Dolní Rožínky u Žďáru nad Sázavou, jde o jedinou probíhající těžbu v Evropské unii. Těžba zde byla v květnu 2007 prodloužena do roku 2012 [7][8][9] [10] těžba se v současnosti rozšiřuje. Australská firma Uran Limited usiluje o získání práv na průzkum uranových ložisek na Jihlavsku[11] Spor o případnou těžbu uranu probíhá také v Podještědí na Liberecku, kde o težbu v ložisku Osečná-Kotel má zájem společnost Urania Mining, jejímž 100% vlastníkem je australská firma Discovery Minerals Pty Ltd. Forma požádala o průzkumné vrty na ložiscích Osečná-Kotel a Ploužnice, ministerstvo životního prostředí sice žádost v květnu 2008 zamítlo, ale firma Urania Limited se odvolala.[12] Hlubinná těžba uranu se v okolí Stráže pod Ralskem prováděla po léta za pomocí vhánění silných kyselin do podzemí, což vedlo ke značnému zamoření podzemních vod. Nyní se po skončení vlastní těžby zamořená podzemní voda odčerpává, aby se chemická kontaminace nešířila do přiléhající zásobárny pitné vody. Těžba zde v současností dobíhá a získávání uranu je vedlejším produktem odstraňování starých škod.

V bývalém Československu se v minulosti zpracovávala uranová ruda v mydlovarském podniku MAPE. Areál bývalé zpracovny představuje jednu z vážných ekologických zátěží v České republice.

Těžba a úprava

Uranová ruda obsahující smolinec se nejprve vylouží kyselinou sírovou, dusičnou nebo chlorovodíkovou. K roztoku se poté k vysrážení hliníku, železa, kobaltu a manganu přidá přebytek Na2CO3 a Ca(OH)2; při tom vzniklý rozpustný uhličitan uranylo-sodný se rozloží kyselinou chlorovodíkovou a uran se vyloučí ze získaného roztoku soli uranylu zaváděním amoniaku jako (NH4)2U2O7, který se potom žíháním převede na oxid U3O8.

Jde-li o rudy obsahující měď a arsen, vylučuje se uran z uhličitanového roztoku po okyselení kyselinou chlorovodíkovou obvykle nejdřív přidáním NaOH jako Na2U2O7. Tato sloučenina se opět rozpustí v kyselině chlorovodíkové a do roztoku se zavádí H2S, čímž se srazí CuS a As2S3. Z filtrátu zbaveného varem sirovodíku se potom při přidání amoniaku vylučuje uran jako (NH4)2U2O7. Vychází-li se z carnotitu, musí být použito metod, které umožňují dělení vanadu a kyseliny fosforečné od uranu. Také pro zpracování rud na uran se užívá zvláštních postupů, například zahřívání v proudu chloru nebo s jinými chloračními činidly SCl2, SOCl2, COCl2, CCl4, přičemž uran sublimuje jako UCl4. Jak zjistil už Moissan v roce 1883, může se redukce oxidu U3O8 na kov provádět zahříváním s uhlím v elektrické obloukové peci, avšak kov připravený touto cestou obsahuje karbid. Příprava čistého kovu je ztížena nejen sklonem uranu tvořit karbidy, ale i jeho velkou afinitou ke kyslíku a dusíku. Redukce UCl4 kovovým vápníkem probíhá podle rovnice:

UCl4 + 2 Ca → U + 2 CaCl2

Redukce UCl4 kovovým draslíkem:

UCl4 + 4 K → U + 4 KCl

Běžný způsob přípravy čistého kovového uranu pro použití v atomových reaktorech je založen na redukci fluoridu uraničitého kovovým vápníkem:

UF4 + 2 Ca → U + 2 CaF2

Využití

Z ekonomického a technologického hlediska je důležité především jaderné využití uranu, ostatní možnosti využití jsou spíš vedlejší.

Jaderné využití uranu

nádoba jaderného reaktoru

Dnes se po tzv. obohacení uranu (zvýšení koncentrace izotopu 235U) používá jako palivo v jaderných reaktorech nebo jako náplň jaderných bomb. Pro využití uranu jako jaderného paliva je nutné zvýšit koncentraci izotopu 235U z 0,72 % většinou na 2 – 4 %. Pro použití v jaderné bombě je koncentraci třeba zvýšit na hodnotu přes 95 %. Jako jaderné palivo se dá v tzv. těžkovodních reaktorech využít rovněž přírodní uran, je to však mnohem náročnější, proto se tato možnost zatím v praxi příliš nevyužívá. Z izotopu 238U se v rychlých množivých reaktorech dá vyrábět plutonium, zejména štěpitelný izotop 239Pu. Tento postup se však zatím příliš nepoužívá kvůli vysokým investičním nákladům a vyšší technologické náročnosti. Štěpitelný je rovněž izotop 233U, který lze množit z thoria.

Výhody energetického využívání uranu

Velkou výhodou energetického využívání uranu je skutečnost, že cena samotného uranu tvoří jen malý podíl v nákladech na výrobu elektřiny z něho (v Česku v roce 2006 kolem 15 %), cena elektřiny je dána především náklady na výstavbu elektrárny. K výrobě elektřiny je třeba o několik řádů menší množství jaderného paliva než fosilních paliv, je proto relativně snadné a levné i shromažďování zásob uranu a jeho skladování. To je vlastnost velmi výhodná pro zajištění energetické nezávislosti státu dokonce i v případě, že nemá vlastní zdroje uranu. Na rozdíl od ropy je navíc většina zemí vyvážejících uran politicky stabilní a demokratická.

Nevýhody energetického využívání uranu

Těžba uranu představuje vážný zásah do krajiny, ať už jde o rozsáhlé povrchové doly, hlubinnou těžbu nebo tažbu chemickým loužením (metoda in situ). Ta spočívá v pumpovaní obrovského množství roztoku kyseliny sírové nebo uhličité, případně hydrogenuhličitanu sodného, do podzemí z cílem uran rozpustit a následně jej chemicky extrahovat. Kromě vlastní devastace těžbou předtavují problém také vytěžené horniny konktaminované radioaktivním či toxickými rozpadovým produkty. V okolí mnoha uranových dolů došlo ke kontaminace okolí. V případě špatně provedeného chemického loužení uranu mohou být ohroženy zásoby podzemní vody. Těžba uranu také ohrožuje zdraví pracovníků, zejména v případě historických špatně větraných hlubinných dolů hrozilo zvýšené riziko rakoviny plic (radon).

Nejaderné využití uranu

Soubor:Uranium-glass-karafa.jpg
Karafa ze skla barveného uranem

Jako odpad po obohacování uranu zbude tzv. ochuzený uran (ochuzený proto, že byl zbaven podstatné části izotopu 235U využitelného jako palivo pro jaderné reaktory). V angličtině se často označuje zkratkou DU (depleted uranium) nebo řidčeji tuballoy. Uran je pro svou vysokou hustotu využíván všude tam, kde je žádoucí vysoká hmotnost (vyvážení, nutnost dosáhnout vysoké kinetické energie při malém objemu).

Ve starším, ale ještě používaném Boeingu 747 je používán jako vyrovnávací závaží na zádi. Uvádí se, že bylo vyrobeno kolem 600 exemplářů tohoto modelu obsahujícího ochuzený uran, přičemž jednotlivé exempláře obsahují 400 – 600 kg ochuzeného uranu (jiný pramen uvádí dokonce 400 – 1 500 kg). Podobným způsoben je využíván rovněž v amerických letadlech McDonnell Douglas DC-10. Jako zátěž je využíván rovněž v plachetnicích, rotorech gyroskopů, ropných vrtných soupravách, údajně dokonce i ve vozech Formule 1. V některých amerických tancích (např. M1 Abrams) je používán jako součást pancíře. Ochuzený uran může být použit rovněž jako stínění před radioaktivitou.

Sloučeniny hexahydrát diurananu sodného (Na2U2O7.6H2O) a hexahydrát diurananu draselného (K2U2O7.6H2O) se dosud označují jako uranová žluť používající se k barvení skla, glazur a porcelánu (barví na žluto až žlutozeleno, přičemž fluoreskuje). Zřejmě se jím však dá barvit i oranžově až rudě. Míra tohoto použití se však v minulosti výrazně snížila. V Česku jsou podle Státního úřadu pro jadernou bezpečnost (SÚJB) 2 výrobci skla barveného uranem, podle[13] je v Česku vyráběné sklo zdravotně zcela neškodné i při silně konzervativním přístupu hodnocení zdravotního rizika.

Ve fotografii se sloučenin (solí) uranu (např. UO2(NO3)2dusičnan uranylu) používá k zesilování negativů, do tónovacích lázní, zesilovač světlotisku. Kvůli chemické toxicitě se dusičnan uranylu používá pro experimentální vyvolání patologického stavu ledvin u pokusných zvířat. Octan uranylu UO2(C2H3O2)2.2H2O, NaUO2(C2H3O2) a diuranan amonný (NH4)2U2O7 má význam v analytické chemii. Uran s obsahem karbidu je vhodným katalyzátorem pro syntézu amoniaku Haberovým způsobem.

Nejaderné využití ve vojenství

Využívá se vedle wolframu pro výrobu protipancéřových projektilů (tzv. šípové, přesněji podkaliberní střely – průměr střely je menší než průměr hlavně, ze které je vystřelena). Působí zde sice především vysoká kinetická energie střely, účinek však zesiluje i to, že po průniku projektilu za pancíř se tlakem a třením rozžhavené úlomky uranu vznítí, což zvyšuje ničivý účinek uvnitř obrněného prostoru. Střely z ochuzeného uranu též mají výhodnější mezní úhel, pod kterým se po zásahu do svého opancéřovaného cíle neodrazí. Je třeba důrazně upozornit na to, že toto použití jako takové nemá absolutně žádnou souvislost s jaderným využíváním uranu pro výrobu nukleárních zbraní. Důvodem je zde pouze vysoká hustota uranu, pevnost srovnatelná s jeho konkurečním materiálem wolframem, snadná vznětlivost a relativně nízká cena. Přes poměrně nízkou radioaktivitu 238U však přesto dochází k slabému radioaktivnímu zamoření, míra jeho neškodnosti nebo škodlivosti není dosud dořešena. V posledních letech padlo na Valném shromáždění OSN několik návrhů na prozkoumání účinků zbraní a munice z ochuzeného uranu,[14] které byly přes odpor několika zemí (USA, Izrael, Francie, Česká republika, …) schváleny.[15] Větší roli přitom hraje ani ne tak radioaktivita ochuzeného uranu (která je nízká, ovšem pokud se dostane dovnitř těla, její účinky jsou vyšší), jako jeho celková toxicita, protože uran stejně jako většina těžkých kovů je pro živé organizmy jedovatý. Jeho velké rozptýlení v prostředí poskytuje možnost dostat se přímo do těla živých organizmů (potravou, pitím nebo vdechnutím). Tyto střely byly použity spojenci v první válce v Iráku v roce 1991,[16] v Kosovu v roce 1999, pravděpodobně rovněž v Afghánistánu v roce 2001 a od března 2003 i v Iráku během operace Irácká svoboda, kdy bylo podle irácké ministryně zdravotnictví Nermin Othman bombardováním kontaminováno přes 350 míst. Počet rakovinných onemocnění údajně činí 140 tisíc a každý rok je registrováno 7 až 8 tisíc případů rakoviny.[17] Tato data však nebyla potvrzena nezávislými zdroji, naopak podle Světové zdravotnické organizace (WHO) by pro vyvolání rakoviny plic bylo nutné vdechnout velké množství uranového prachu. U jiných typů rakoviny je riziko ještě mnohem menší.[18] 31. října 2007 první výbor OSN schválil většinou hlasů návrh rezoluce požadující přezkoumání zdravotních rizik zbraní používajících ochuzený uran. Pro bylo 122 zemí, proti 6 (včetně Česka,[19] které proti jednáním o omezení zbraňových systémů s ochuzeným uranem hlasovala i 5. prosince[20]).

Obohacený uran a jeho výroba

Pro jaderné využití uranu je vhodný především izotop 235U s poměrně nízkým zastoupením (okolo 0,73 %) v přírodním uranu. Například pro výrobu paliva pro jaderné reaktory se obvykle používá uran, obsahující kolem 3 – 4 % 235U. Při výrobě jaderné zbraně je toto obohacení naprosto nedostatečné. Minimální nutný obsah 235U zde činí přibližně 90 %, obvykle se však pro konstrukci atomové bomby využívá uran s ještě vyšším stupněm nabohacení. Oddělení hlavních izotopů uranu - 238U a 235U je poměrně značně obtížné. Z hlediska chemického chování jsou oba izotopy prakticky identické a i jejich odlišnosti ve fyzikálních vlastnostech jsou velmi malé. Nicméně oba izotopy vykazují poněkud dostatečně odlišné fyzikální vlastnosti, aby je moderními technologiemi bylo možné oddělit. Mezi základní technologické postupy patří:

Elektromagnetická separace

Calutron, Oak Ridge laboratories

Technické zařízení pro elektromagnetickou separaci se nazývá calutron a jde vlastně o zvětšenou verzi hmotnostního spektrometru. Letící elektricky nabité ionty separovaného materiálu jsou zde oddělovány působením magnetického pole, které zakřivuje jejich dráhu podle hmotnosti příslušné částice. Zařízení poskytuje vynikající separační schopnosti, avšak jeho praktická účinnost je velmi nízká. Je schopno pracovat pouze s velmi nízkými koncentracemi dělených iontů, z nichž je ještě značná část ztracena uvnitř dělicího bloku. Výsledně je pak spotřeba energie, nutná pro výrobu jednotkového množství obohaceného uranu, vyšší než u méně účinných separačních technik, které však vykazují mnohem nižší energetickou náročnost.

Difuze

Rozdílných difuzních koeficientů plynů se často využívá pro oddělování molekul s výrazně odlišnými hmotnostmi. V případě oddělování plynných sloučenin 238U a 235U je rozdíl hmotností obou molekul velmi malý a pro dosažení vysokého stupně separace je třeba tento postup opakovat až několika tisícinásobně. Provozní zařízení pak obsahuje stovky kaskád jednotlivých separačních stupňů, kdy v každém z nich prochází dělený plyn porézní přepážkou, která zpomaluje těžší molekuly a lehčí tak postupují kaskádou o něco málo rychleji. Tato technika byla použita například pro přípravu štěpného materiálu pro výrobu první atomové bomby na světě v USA. Obdobně lze využít i rozdílu difuzních koeficientů molekul rozpuštěných v kapalině. Platí zde obdobné závislosti jako pro difuzi v plynech a hlavním ekonomickým problémem pro separaci uranu je v tomto případě mimořádná energetická náročnost, protože navržené technologie bylo nutno provozovat za poměrně vysokých teplot.

Centrifugální separace

V centrifuze o vysokých otáčkách dochází k dělení molekul jejich hmotnosti na základě rozdílného momentu hybnosti pohybujících se částic. Tento systém pracuje poměrně efektivně i pro poměrně hmotné částice s pouze mírně odlišnými hmotami a jeho účinnost je závislá především na rychlosti otáčení centrifugy. Pro dělení izotopů uranu se tento systém prakticky výlučně prosadil v 70. letech 20. století a je dnes hlavním průmyslovým zdrojem obohaceného uranu. Dříve se obvykle používaly rotačky s ocelovými lopatkami, dosahujícími rychlosti kolem 330 m/s (rychlost zvuku), v současné době se prosazují materiály z uhlíkových vláken s rychlostí 600 m/s a teoretické možnosti využití vlastností Kevlaru dávají předpoklad dosáhnout až 1 100 m/s. Pro výrobu kvalitního štěpného materiálu je stále nezbytné použití kaskád odstředivek v řádu několika stovek až tisíc kusů, přesto je energetické náročnost procesu výrazně nižší, než při difuzním dělení izotopů.

Ionizace laserem

Princip metody spočívá ve skutečnosti, že velmi jemně naladěný laser může svým zářením excitovat pouze plynné atomy jednoho izotopu děleného prvku, zatímco zbývající izotopy zůstávají v základním stavu. Ionizované izotopy potom lze oddělit elektromagneticky nebo po reakci s nějakou chemickou látkou. Tato teoreticky perspektivní technika je v současné době testována pouze v laboratorním měřítku a nikdy nebyla použita pro skutečnou separaci izotopů uranu v makroměřítku. Základním problémem je přitom skutečnost, že energetické rozdíly potřebné pro vybuzení dvou podobných izotopů jednoho prvku jsou velmi malé a je technicky obtížné vyladit laser do takového stavu, aby excitoval přednostně pouze vybraný izotop. Zkráceně se metoda označuje jako AVLIS (atomic vapor laser isotope separation).

Související články

Literatura

  • Cotton F.A., Wilkinson J.:Anorganická chemie, souborné zpracování pro pokročilé, ACADEMIA, Praha 1973
  • Holzbecher Z.:Analytická chemie, SNTL, Praha 1974
  • Dr. Heinrich Remy, Anorganická chemie 1. díl, 1. vydání 1961
  • N. N. Greenwood - A. Earnshaw, Chemie prvků 1. díl, 1. vydání 1993 ISBN 80-85427-38-9

Reference

  1. http://www.novinky.cz/ekonomika/v-guinee-byla-objevena-nova-loziska-uranu_121384_ajkv7.html
  2. http://www.oecdbookshop.org/oecd/display.asp?SF1=DI&CID=&LANG=EN&ST1=5L9T0F7266WF#MultiLingualSummaries
  3. 3,0 3,1 http://www.volny.cz/casopis.energetika/e_08906_2.html
  4. http://www.vesmir.cz/clanek.php3?stranka=536&cislo=9&rok=2005&pismeno=
  5. http://techtydenik.cz/tech_zpravy.php?id=1125&part=22
  6. http://www.scienceworld.cz/sw.nsf/chemie/B6CD91F7F32767A5C12572F2002F7A67?OpenDocument&cast=1
  7. http://www.mpo.cz/dokument36127.html
  8. http://www.mpo.cz/dokument8092.html
  9. http://www.ceskenoviny.cz/regiony/vysocina/index_view.php?id=339075
  10. http://www.ekolist.cz/zprava.shtml?x=2007097
  11. http://jihlavsky.denik.cz/podnikani/20070607uran_pruzkum_vysocina.html
  12. [Lidé dál bojují proti těžbě uranu v Podještědí, MfDnes, 21. listopadu 2008]
  13. http://www.sujb.cz/?c_id=159 dobrozdání SÚJB
  14. http://www.un.org/Docs/journal/asp/ws.asp?m=A/C.1/62/L.18/rev.1
  15. http://www.un.org/News/Press/docs/2007/gadis3357.doc.htm
  16. Dokument Oil Factor uvádí, že v konfliktu bylo použito přes 325 tun munice s ochuzeným uranem a (na rozdíl od druhé války v Iráku) byla snaha vyhnout se oblastem s civilním obyvatelstvem
  17. Iraqis blame U.S. depleted uranium for surge in cancer, RIA Novosti, 23. červenec 2007
  18. Depleted uranium WHO, Fact sheet N°257, Revised January 2003
  19. http://www.un.org/News/Press/docs/2007/gadis3357.doc.htm
  20. http://publica.cz/index.php?option=com_content&task=view&id=380&Itemid=37

Externí odkazy



Commons nabízí fotografie, obrázky a videa k tématu
Uran (prvek)